Nature.com сайтына кергәнегез өчен рәхмәт.Сез чикләнгән CSS ярдәме белән браузер версиясен кулланасыз.Иң яхшы тәҗрибә өчен без яңартылган браузерны кулланырга киңәш итәбез (яки Internet Explorer'та туры килү режимын сүндерегез).Моннан тыш, дәвамлы ярдәмне тәэмин итү өчен, без сайтны стильләр һәм JavaScriptсыз күрсәтәбез.
Берьюлы өч слайд карусельен күрсәтә.Алдагы һәм Киләсе төймәләрне берьюлы өч слайд аша күчерү өчен кулланыгыз, яки ахырда слайдер төймәләрен берьюлы өч слайд аша күчерегез.
Акыллы тукымалар ясау өчен тукымалар һәм ясалма мускулларны берләштерү фәнни һәм сәнәгать җәмгыятьләренең игътибарын җәлеп итә.Акыллы тукымалар бик күп өстенлекләр тәкъдим итә, шул исәптән адаптив комфорт һәм объектларга югары дәрәҗәдә туры килү, шул ук вакытта кирәкле хәрәкәт һәм көч өчен актив актуация.Бу мәкалә программалаштырылган акыллы тукымаларның яңа классын тәкъдим итә, төрле туку, туку һәм сыеклык белән эшләнгән ясалма мускул җепселләрен ябыштыру.Токымлы һәм тукылган тукымаларның озынлык көченең чагыштырмасын тасвирлау өчен математик модель эшләнде, аннары аның дөреслеге эксперименталь рәвештә сынады.Яңа "акыллы" текстиль югары сыгылучылык, туры килү, механик программалаштыру, күп модаль хәрәкәтне һәм киң куллану өчен деформация мөмкинлекләрен бирә.Төрле акыллы текстиль прототиплары эксперименталь тикшерү аша ясалды, шул исәптән озынлык (65% га кадәр), мәйдан киңәюе (108%), радиаль киңәю (25%), бөкләнү хәрәкәте кебек төрле форма үзгәрү очраклары.Шулай ук пассив традицион тукымаларны биомиметик формалаштыру структуралары өчен актив структураларга конфигурацияләү концепциясе өйрәнелә.Тәкъдим ителгән акыллы тукымалар акыллы кием әйберләрен, гаптик системаларны, биомиметик йомшак роботларны һәм киеп була торган электрониканы үстерүне җиңеләйтер дип көтелә.
Каты роботлар структуралаштырылган мохиттә эшләгәндә эффектив, ләкин үзгәрү яки билгесез контекстта проблемалар бар, бу аларны эзләүдә яки эзләүдә куллануны чикли.Табигать безне тышкы факторлар һәм төрлелек белән көрәшү өчен күп уйлап табу стратегиясе белән гаҗәпләндерүне дәвам итә.Мәсәлән, менү үсемлекләренең тендриллары мультимодаль хәрәкәтләр ясыйлар, мәсәлән, бөкләнү һәм спираль, тиешле ярдәм эзләгәндә билгесез мохитне өйрәнү өчен1.Венера очкычы (Dionaea muscipula) аның яфракларында сизгер чәчләр бар, алар этәрелгәндә, ерткычны тоту өчен урына.Соңгы елларда биологик структураларны охшаткан ике үлчәмле (2D) өслектән өч үлчәмле (3D) формаларга организмнарның деформациясе яки деформациясе кызыклы тикшеренү темасына әверелде3,4.Бу йомшак роботик конфигурацияләр үзгәрә торган мохиткә яраклашу өчен форманы үзгәртә, мультимодаль локомония мөмкинлеген бирә, механик эш башкару өчен көч куллана.Аларның робототехника кушымталарының киң ассортименты киңәйтелде, шул исәптән урнаштырыла торган5, конфигурацияләнә торган һәм үз-үзен катлый торган роботлар6,7, биомедицина җайланмалары8, машиналар9,10 һәм киңәйтелә торган электроника11.
Программалаштырыла торган яссы тәлинкәләрне үстерү өчен күп тикшеренүләр эшләнде, алар активлашкач, катлаулы өч үлчәмле структураларга әйләнәләр3.Деформацион структуралар булдыру өчен гади идея - стимулга тәэсир иткәндә сыгылучы һәм бөркәнгән төрле материал катламнарын берләштерү12,13.Янбаз һ.б.14 һәм Ли һ.б.15 җылылыкка сизгер мультимодаль деформацияле роботлар булдыру өчен бу концепцияне тормышка ашырдылар.Оригамига нигезләнгән структуралар, стимул-җаваплы элементларны үз эченә алган катлаулы өч үлчәмле структуралар булдыру өчен кулланылды16,17,18.Биологик структураларның морфогенезы белән илһамланып, Эммануэль һ.б.Форма-деформацияле эластомерлар резин өслектә һава каналларын оештырып ясала, алар басым астында катлаулы, үзенчәлекле өч үлчәмле формаларга әверелә.
Текстиль яки тукымаларны деформацияләнгән йомшак роботларга интеграцияләү - киң кызыксыну уяткан тагын бер яңа концепция проекты.Текстиль йомшак һәм эластик материаллар, туку, туку, үрү яки төймә туку кебек туку техникасы белән җептән эшләнгән.Тукымаларның искиткеч үзенчәлекләре, шул исәптән сыгылучылык, яраклашу, эластиклык һәм сулыш алу мөмкинлеге аларны киемнән алып медицина кушымталарына кадәр бик популяр итә20.Текстильне робототехникага кертү өчен өч киң караш бар21.Беренче ысул - текстильне пассив таяныч яки башка компонентлар өчен нигез итеп куллану.Бу очракта пассив тукымалар кулланучыларга каты компонентлар (двигательләр, сенсорлар, электр белән тәэмин итү) алып барганда уңайлы шартлар тудыралар.Күпчелек йомшак киемле роботлар яки йомшак экзкелетоннар бу ысул астында.Мәсәлән, 22 йөри торган приборлар өчен йомшак киемле экзоскелетоннар, 23, 24, 25 терсәкләр, кул һәм бармак ярдәмчеләре өчен йомшак киемле перчаткалар 26, бионик йомшак роботлар 27.
Икенче ысул - тукымаларны йомшак робот җайланмаларының пассив һәм чикләнгән компонентлары итеп куллану.Текстиль нигезендәге актуаторлар бу категориягә керәләр, анда тукымалар гадәттә тышкы контейнер булып эчке шланг яки камераны үз эченә ала, йомшак җепселле ныгытылган актуатор формалаштыра.Тышкы пневматик яки гидротехник чыганакка дучар булганда, бу йомшак актуаторлар формада үзгәрешләр кичерәләр, шул исәптән озынлык, бөкләү яки борылу, оригиналь составына һәм конфигурациясенә карап.Мәсәлән, Талман һ.б.Ортопедик тубык киеме, тукымалар кесәсеннән торган, гаит28 торгызу өчен үсемлек флексийасын җиңеләйтү өчен кертелде.Анисотроп хәрәкәтне булдыру өчен төрле киңәйтелгән текстиль катламнары берләштерелергә мөмкин 29.OmniSkins - төрле йомшак актуаторлардан һәм субстрат материаллардан ясалган йомшак роботик тиреләр пассив әйберләрне күп функцияле актив роботларга әйләндерә ала, алар күп модаль хәрәкәтләр һәм төрле кушымталар өчен деформацияләр ясый ала.Чжу һәм башкалар.Озынлык, бөкләнү һәм төрле деформация хәрәкәтләрен барлыкка китерә алырлык сыек тукымалар мускул таблицасы 31 эшләделәр.Бакнер һ.б.Функциональ җепселләрне гадәти тукымаларга интеграцияләгез, актуация, сизү, үзгәрүчән катгыйлык кебек күп функцияле роботик тукымалар булдыру өчен32.Бу категориядәге бүтән ысулларны 21, 33, 34, 35 кәгазьләрендә табарга мөмкин.
Йомшак робототехника өлкәсендә тукымаларның өстен характеристикаларын куллану өчен күптән түгел эшләнгән ысул - тукымалы, туку һәм туку ысуллары кебек традицион текстиль җитештерү ысулларын кулланып акыллы тукымалар ясау өчен реактив яки стимул-җаваплы филаментлар куллану21,36,37.Материалның составына карап, реактив җепләр электр, җылылык яки басым хәрәкәтенә дучар булганда форманың үзгәрүенә китерә, бу тукыманың деформациясенә китерә.Традицион тукымалар йомшак робот системасына интеграцияләнгән бу ысулда текстильнең үзгәреше тышкы катламда түгел, ә эчке катламда (җеп) була.Шулай итеп, акыллы тукымалар мультимодаль хәрәкәт, программалаштырыла торган деформация, сузылу мөмкинлеге һәм катгыйлыкны көйләү сәләте ягыннан искиткеч эшкәртү тәкъдим итә.Мисал өчен, форма хәтер эретмәләре (СМА) һәм форма хәтер полимерлары (SMPs) тукымаларга кертелергә мөмкин, җылылык стимуляциясе аша аларның формасын актив контрольдә тоту өчен, мәсәлән, гемминг38, бөртекләрне бетерү36,39, тактиль һәм тактик җавап 40,41, шулай ук адаптив. киемле кием.җайланмалар 42.Ләкин җылыту һәм суыту өчен җылылык энергиясен куллану әкрен реакциягә, суыту һәм контрольгә китерә.Күптән түгел, Хирамицу һ.б.МакКиббенның нечкә мускуллары 43,44, пневматик ясалма мускуллар, тукымалар структурасын үзгәртеп, төрле тукымаларның төрле формаларын ясау өчен җеп җепләре буларак кулланыла45.Бу ысул югары көчләр бирсә дә, МакКиббен мускулының табигате аркасында, аның киңәю тизлеге чикләнгән (<50%) һәм кечкенә күләмгә ирешеп булмый (диаметры <0,9 мм).Моннан тыш, үткен почмаклар таләп итә торган туку ысулларыннан акыллы текстиль үрнәкләрен формалаштыру кыен булды.Акыллы тукымаларның киң ассортиментын формалаштыру өчен, Мазиз һ.б.Электроактив кием тукымалары электросенсив полимер җепләрне чигү һәм туку ярдәмендә эшләнде46.
Соңгы елларда термосенсив ясалма мускулның яңа төре барлыкка килде, бик борылган, арзан полимер җепселләрдән 47,48.Бу җепселләр коммерцияле һәм арзан акыллы кием җитештерү өчен туку яки туку белән җиңел кертелә.Алга китешләргә карамастан, бу яңа җылылыкка сизгер тукымалар җылыту һәм суыту ихтыяҗы аркасында (мәсәлән, температура белән идарә ителә торган тукымалар) яки кирәкле деформацияләр һәм хәрәкәтләр тудыру өчен программалаштырыла торган катлаулы трикотаж һәм туку үрнәкләр ясау кыенлыгы аркасында чикләнгән вакытка ия. .Мисалларга радиаль киңәю, 2D - 3D форма трансформациясе яки ике яклы киңәйтү керә, без монда тәкъдим итәбез.
Бу мәкаләләрне җиңәр өчен, бу мәкалә күптән түгел кертелгән йомшак ясалма мускул җепселләреннән (AMF) 49,50,51 ясалган сыеклык белән эшләнгән акыллы тукыманы тәкъдим итә.AMFлар бик сыгылучан, масштаблы һәм диаметры 0,8 мм һәм зур озынлыкларга (ким дигәндә 5000 мм) киметелергә мөмкин, бу югары аспект коэффициентын (озынлыгы диаметрга), шулай ук югары озынлыкны (ким дигәндә 245%), югары энергияне тәкъдим итә. эффективлык, 20Гцдан аз тиз җавап).Акыллы тукымалар ясау өчен, без AMFны актив җеп итеп кулланабыз, трикотаж һәм туку техникасы ярдәмендә 2D актив мускул катламнарын формалаштырабыз.Без сыеклык күләме һәм китерелгән басым ягыннан бу "акыллы" тукымаларның киңәю тизлеген һәм кысылу көчен санлы рәвештә өйрәндек.Аналитик модельләр трикотаж һәм тукымалар өчен озынлык бәйләнешен булдыру өчен эшләнде.Без шулай ук мультимодаль хәрәкәт өчен акыллы тукымалар өчен берничә механик программалаштыру ысулын тасвирлыйбыз, шул исәптән ике яклы киңәйтү, бөкләү, радиаль киңәю, 2D-дән 3D-ка күчү мөмкинлеге.Безнең карашның көчен күрсәтү өчен, без шулай ук AMF-ны коммерция тукымаларга яки тукымаларга интеграцияләячәкбез, аларның конфигурациясен пассивтан актив структураларга, төрле деформацияләргә китерәчәк.Без шулай ук бу экспериментны берничә эксперименталь эскәмиядә күрсәттек, шул исәптән кирәкле хәрефләр чыгару өчен программалы җепләрне бөкләү һәм күбәләкләр, дүртпочмаклы структуралар һәм чәчәкләр кебек әйберләр формасына күчү биологик структуралары.
Текстиль - җепләр, җепләр һәм җепселләр кебек үзара бәйләнгән бер үлчәмле җепләрдән барлыкка килгән сыгылмалы ике үлчәмле структуралар.Текстиль - кешелекнең иң борынгы технологияләренең берсе, уңайлыгы, җайлашуы, сулыш алу, эстетика һәм саклау аркасында тормышның барлык өлкәләрендә киң кулланыла.Акыллы тукымалар (шулай ук акыллы кием яки робот тукымалар дип тә атала) робот кушымталарында зур потенциалы аркасында тикшеренүләрдә көннән-көн кулланыла бара20,52.Акыллы тукымалар кешенең йомшак әйберләр белән үзара бәйләнеш тәҗрибәсен яхшыртырга вәгъдә бирәләр, билгеле биремнәр үтәү өчен нечкә, сыгылмалы тукыманың хәрәкәте һәм көче контрольдә тотыла торган кырда парадигма сменасын кертә.Бу кәгазьдә без соңгы AMF49 нигезендә акыллы тукымалар җитештерүгә ике караш карыйбыз: (1) традицион тукымалар җитештерү технологияләрен кулланып акыллы тукымалар ясау өчен AMFны актив җеп итеп куллану;2) кирәкле хәрәкәтне һәм деформацияне стимуллаштыру өчен турыдан-туры традицион тукымаларга AMF кертегез.
AMF гидротехник көче белән тәэмин итү өчен эчке силикон трубадан һәм аның радиаль киңәюен чикләү өчен тышкы гелик кәтүктән тора.Шулай итеп, АМФ басым кулланылганда озынлыкка сузыла һәм соңыннан басым чыкканда оригиналь озынлыкка кире кайту өчен контракт көчләрен күрсәтә.Аларның традицион җепселләргә охшаган үзенчәлекләре бар, сыгылучылык, кечкенә диаметр һәм озынлык.Ләкин, AMF гадәти хезмәттәшләренә караганда активрак һәм хәрәкәт һәм көч ягыннан контрольдә тотыла.Акыллы тукымаларның соңгы тиз алгарышлары белән илһамланып, без монда акыллы тукымалар җитештерүгә дүрт төп алым тәкъдим итәбез, AMF-ны күптәнге тукымалар җитештерү технологиясенә кулланып (1 нче рәсем).
Беренче юл - туку.Без гидротехник яктан эшләгәндә бер юнәлештә формалашкан реактив трикотаж тукымасын җитештерү өчен туку трикотаж технологиясен кулланабыз.Токымлы табаклар бик сузылган һәм сузылган, ләкин тукылган табакларга караганда җиңелрәк ачыла.Контроль ысулына карап, AMF аерым рәтләр яки тулы продуктлар ясый ала.Тигез плиткалардан тыш, трубка трикотаж үрнәкләре AMF буш корылмалары җитештерү өчен дә яраклы.Икенче ысул - туку, анда без ике AMF-ны эретеп, ике юнәлештә мөстәкыйль киңәйтә алырлык турыпочмаклы туку таблицасын формалаштыру өчен кулланабыз.Токланган таблицалар трикотаж плиткаларга караганда күбрәк контроль тәэмин итә (ике юнәлештә дә).Без шулай ук традицион җепләрдән AMF тукыйбыз, бер юнәлештә генә бәйләнә алмаган гадирәк тукылган таблицаны ясыйбыз.Өченче ысул - радиаль киңәю - туку техникасының варианты, анда АМПлар турыпочмаклыкта түгел, ә спиральдә, һәм җепләр радиаль чикләү тәэмин итә.Бу очракта, кертү басымы астында радиаль киңәя.Дүртенче ысул - кирәкле юнәлештә бөкләнү хәрәкәтен булдыру өчен, AMFны пассив тукымалар битенә ябыштыру.Без пассив брейк тактасын актив брейк тактага үзгәрттек, аның читендә AMF эшләп.AMF-ның бу программалаштырыла торган табигате био-илһамлы форма үзгәртүче йомшак структуралар өчен бик күп мөмкинлекләр ача, анда без пассив әйберләрне актив әйберләргә әйләндерә алабыз.Бу ысул гади, җиңел һәм тиз, ләкин прототипның озын гомерен бозырга мөмкин.Укучы әдәбияттагы һәр алымга мөрәҗәгать ителә, һәр тукыманың көчле һәм көчсез якларын җентекләп күрсәтә21,33,34,35.
Традицион тукымалар ясау өчен кулланылган күпчелек җепләр яки җепләр пассив структураларны үз эченә ала.Бу эштә без элек эшләнгән AMF кулланабыз, ул метр озынлыкларына һәм субмиллиметр диаметрларына җитә ала, традицион пассив текстиль җепләрен AFM белән алыштыра, киң кулланылыш өчен акыллы һәм актив тукымалар булдыру өчен.Киләсе бүлекләрдә акыллы текстиль прототиплары ясау һәм аларның төп функцияләрен һәм тәртибен күрсәтү өчен җентекле ысуллар сурәтләнә.
Без туку трикотаж техникасын кулланып өч AMF джерси эшләдек (2A рәсем).Методлар бүлегендә материал сайлау һәм AMF һәм прототиплар өчен җентекле спецификацияләр табарга мөмкин.Eachәрбер AMF симметрия әйләнәсен формалаштыручы әйләнү юлыннан бара (маршрут дип тә атала).Rowәр рәтнең цикллары өстендә һәм астындагы рәтләр белән тоташтырылган.Курска перпендикуляр бер багананың боҗралары валга кушылган.Безнең трикотаж прототибы һәр рәттә өч рәт җиде тегү (яки җиде тегү) тора.Topгары һәм аскы боҗралар тотрыклы түгел, шуңа күрә без аларны тиешле металл чыбыкларга бәйли алабыз.Токымлы прототиплар гадәти трикотаж тукымаларга караганда җиңелрәк ачылды, гадәти җепләр белән чагыштырганда AMF катгыйлыгы аркасында.Шуңа күрә без күрше рәтләрнең әйләнәләрен нечкә эластик баулар белән бәйләдек.
Төрле акыллы текстиль прототиплары төрле AMF конфигурацияләре белән тормышка ашырыла.А) Өч АМФтан эшләнгән трикотаж таблицасы.(Б) Ике АМФның ике яклы тукылган таблицасы.(C) АМФ һәм акрил җепләрдән эшләнгән бер юнәлешле тукылган таблица 500г авырлыкны күтәрә ала, бу аның авырлыгының 192 тапкырга (2,6г).(D) Радиаль чикләү буларак бер AMF һәм мамык җеп белән структураны киңәйтү.Төгәл спецификацияләрне методлар бүлегендә табып була.
Токымның зигзаг әйләнәләре төрле якка сузылырга мөмкин булса да, безнең прототип трикотаж, сәяхәт юнәлешендәге чикләүләр аркасында, басым астында цикл юнәлешендә киңәя.AMәр АМФның озынлыгы трикотаж битенең гомуми мәйданын киңәйтергә ярдәм итә.Конкрет таләпләргә карап, без өч AMF-ны өч төрле сыеклык чыганагыннан (2-нче рәсем) мөстәкыйль яки бер сыеклык чыганагыннан 1-дән 3-сыеклык таратучы аша контрольдә тота алабыз.Инҗирдә.2A трикотаж прототибы мисалын күрсәтә, аның башлангыч мәйданы өч АМП (1,2 МПа) басым ясаганда 35% ка артты.Шунысы игътибарга лаек, AMF оригиналь озынлыгының ким дигәндә 250% озынлыгына ирешә49, шуңа күрә трикотаж таблицалар хәзерге версияләргә караганда да сузылырга мөмкин.
Без шулай ук гади туку техникасын кулланып, ике АМФтан формалашкан ике яклы туку таблицаларын ясадык (2Б рәсем).AMF чүпрәк һәм тукымалар дөрес почмакларда үзара бәйләнгәннәр, гади крис-кросс үрнәген формалаштыралар.Безнең прототип туку балансланган гади туку классификацияләнде, чөнки тегү дә, туку җепләре дә бер үк җеп зурлыгыннан эшләнгән (детальләр өчен методлар бүлеген карагыз).Кискен катламнарны барлыкка китерә алган гади җепләрдән аермалы буларак, кулланылган AMF туку үрнәгенең бүтән җепләренә кире кайтканда билгеле бөкләү радиусын таләп итә.Шуңа күрә, АМПтан эшләнгән тукымалар гадәти тукымалар белән чагыштырганда түбән тыгызлыкка ия.AMF тибындагы S (тышкы диаметры 1,49 мм) минималь иелү радиусы 1,5 мм.Мәсәлән, без бу мәкаләдә тәкъдим иткән прототипның 7 × 7 җеп үрнәге бар, анда һәр киселеш нечкә эластик чыбык белән тотрыклыланган.Шул ук туку техникасын кулланып, сез күбрәк җепләр ала аласыз.
Тиешле AMF сыеклык басымын алгач, тукылган таблица үз мәйданын чүпрәк яки туку юнәлешендә киңәйтә.Шуңа күрә, без ике АМП өчен кулланылган керү басымының күләмен мөстәкыйль үзгәртеп, үрелгән таблицаның (озынлык һәм киңлек) үлчәмнәрен контрольдә тоттык.Инҗирдә.2B тукылган прототипны күрсәтә, ул бер AMP (1,3 MPa) басым ясаганда оригиналь мәйданның 44% ка кадәр киңәйтелгән.Ике АМФка бер үк вакытта басым ясау белән, мәйдан 108% ка артты.
Без шулай ук бер АМФтан бер юнәлешле тукылган таблицаны ясадык, чүпрәк һәм акрил җепләр белән тукылган (Рәсем 2C).АМФлар җиде зигзаг рәткә тезелгәннәр һәм җепләр бу рәт АМФларны бергә тукыйлар, турыпочмаклы тукымалар ясыйлар.Бу тукылган прототип 2B рәсеменә караганда тыгызрак иде, йомшак акрил җепләр ярдәмендә бөтен битне җиңел тутырды.Чөнки без бер AMF-ны чүпрәк итеп кулланабыз, тукылган таблица басым астында гына таралырга мөмкин.Рәсем 2C тукылган прототипның мисалын күрсәтә, аның башлангыч мәйданы басым арту белән 65% ка арта (1,3 MPa).Моннан тыш, бу үрелгән кисәк (авырлыгы 2,6 грамм) 500 грамм авырлыкны күтәрә ала, бу аның массасыннан 192 тапкыр.
Турыпочмаклы тукылган таблицаны ясау өчен AMF-ны зигзаг рәвешендә урнаштыру урынына, без AMF-ның яссы спираль формасын ясадык, ул вакытта түгәрәк тукыма ясау өчен мамык җеп белән радиаль рәвештә кысылды (2D рәсем).AMF-ның югары катгыйлыгы аның тәлинкәнең үзәк төбәген тутыруны чикли.Ләкин, бу ябыштыру эластик җепләрдән яки эластик тукымалардан ясалырга мөмкин.Гидротехник басым алганнан соң, AMP озын озынлыгын таблицаның радиаль киңәюенә әйләндерә.Шунысын да әйтергә кирәк, спираль форманың тышкы һәм эчке диаметрлары филаментларның радиаль чикләнүе аркасында арта.2D-нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, кулланылган гидротехник басым 1 MPa булганда, түгәрәк таблицаның формасы аның төп мәйданының 25% ка кадәр киңәя.
Без монда акыллы тукымалар ясауның икенче ысулын тәкъдим итәбез, анда без AMF-ны яссы тукымага ябыштырабыз һәм аны пассивтан актив контрольдә тотылган структурага конфигурациялибез.Бөкләү дискының дизайн схемасы инҗирдә күрсәтелгән.3A, монда AMP уртасына бөкләнгән һәм ябыштыргыч итеп ике яклы тасма кулланып, үзгәреп булмый торган тукыма полосасына (мамык муслин тукымасы) ябыштырылган.Мөһерләнгәннән соң, AMF өслеге сузылырга ирекле, ә асты тасма һәм тукыма белән чикләнгән, полоса тукымага таба борыла.Без бөкләү актуаторының теләсә кайсы өлешен теләсә кайда туктатырга мөмкин.Деактивацияләнгән сегмент хәрәкәтләнә алмый һәм пассив сегментка әйләнә.
Тукымалар AMF-ны традицион тукымаларга ябыштырып конфигурацияләнәләр.А) Катлаулы AMF-ны алыштыргысыз тукымага ябыштырып ясалган бөкләү дискы өчен концепция.Б) актуатор прототибын бөкләү.В) Турыпочмаклы тукыманы актив дүрт аяклы роботка конфигурацияләү.Инеластик тукыма: мамык джерси.Сузылган тукымалар: полиэстер.Төгәл спецификацияләрне методлар бүлегендә табып була.
Төрле озынлыктагы берничә прототип бөкләү актуаторын ясадык һәм бөкләнү хәрәкәтен булдыру өчен аларга гидротехника белән басым ясадык (3Б рәсем).Иң мөһиме, AMF туры сызыкка салынырга яки берничә җеп формалаштыру өчен бөкләнергә, аннары тиешле сандагы җепләр белән бөкләү дискы ясау өчен тукымага ябыштырылырга мөмкин.Без шулай ук пассив тукымалар таблицасын актив тетрапод структурасына әйләндердек (3C рәсем), анда без AMF кулландык, турыпочмаклы кисешми торган тукыманың чикләрен юнәлтү өчен (мамык муслин тукымасы).АМП тукымага ике яклы тасма кисәге белән бәйләнгән.Edgeәр кырның уртасы пассив булырга тиеш, дүрт почмак актив булып кала.Тукыманың өске каплавы (полиэстер) өстәмә.Басылганда тукыманың дүрт почмагы бөкләнә (аякларга охшаган).
Developedсешләнгән акыллы тукымаларның үзлекләрен сан ягыннан өйрәнү өчен сынау эскәмиясе төзедек (методлар бүлеген һәм өстәмә рәсем S1 карагыз).Барлык үрнәкләр дә АМФтан ясалганлыктан, эксперименталь нәтиҗәләрнең гомуми тенденциясе (4 нче рәсем) AMFның төп характеристикасына туры килә, ягъни керү басымы чыгу озынлыгына турыдан-туры пропорциональ һәм кысу көченә капма-каршы пропорциональ.Ләкин, бу акыллы тукымаларның үзенчәлекле конфигурацияләрен чагылдырган уникаль үзенчәлекләре бар.
Акыллы текстиль конфигурациясе.(А, В) Керү басымы һәм чыгу озынлыгы өчен гистерез сызыклары һәм тукылган табаклар өчен көч.В) тукылган битнең мәйданын киңәйтү.(D, E) Керү басымы белән чыгу озынлыгы һәм трикотаж киеме өчен бәйләнеш.(F) Радиаль киңәюче структураларның мәйдан киңәюе.(G) Өч төрле озынлыктагы бөкләү саклагычларының бөкләнү почмаклары.
Тукланган таблицаның һәр AMF якынча 30% озынлык чыгару өчен 1 MPa кертү басымына дучар булды (4A рәсем).Без бу экспериментны берничә эксперимент өчен берничә сәбәп аркасында сайладык: (1) гистерез сызыкларына басым ясау өчен зур озынлык (якынча 30%) булдыру, (2) велосипедны төрле экспериментлардан һәм кабат кулланыла торган прототиплардан саклап калу, очраклы зыян яки уңышсызлык..югары сыеклык басымы астында.Deadле зона ачык күренә, һәм керү басымы 0,3 MPa җиткәнче хәрәкәтсез кала.Басым озынлыгы гистерезы сюжеты насос белән чыгару этаплары арасында зур аерманы күрсәтә, бу тукылган таблицаның хәрәкәтен киңәйтүдән кысылуга үзгәрткәндә зур энергия югалтуын күрсәтә.(4A рәсем).1 MPa кертү басымын алганнан соң, тукылган таблицада 5,6 N кысылу көче булырга мөмкин (4Б рәсем).Пресс-көч гистерезы сюжеты шулай ук күрсәтә, яңадан торгызу сызыгы басымны арттыру сызыгы белән диярлек каплана.Токланган таблицаның киңәюе, 3D өслек сюжетында күрсәтелгәнчә, ике АМФның һәрберсенә кулланылган басым күләменә бәйле (4C рәсем).Тикшеренүләр шулай ук шуны күрсәтә: тукылган таблица бер үк вакытта 1 MPa гидротехник басымга дучар булганда, 66% мәйданны киңәйтә ала.
Токымлы таблицаның эксперименталь нәтиҗәләре тукылган таблицага охшаш үрнәк күрсәтә, шул исәптән киеренкелек-басым схемасында киң истерез аермасы һәм басым-көч кәкреләре.Токымлы таблицада 30% озынлык күрсәтелде, аннан кысу көче 1 MPa керү басымында 9 N булган (4D рәсем, E).
Түгәрәк тукылган таблицада, аның башлангыч мәйданы 1 MPa сыек басымга тәэсир иткәннән соң башлангыч мәйдан белән чагыштырганда 25% ка артты (4F рәсем).Ampleрнәк киңәя башлаганчы, 0,7 МПа кадәр зур керү басымы үлгән зона бар.Бу зур үлгән зона көтелә, чөнки үрнәкләр зуррак AMF-лардан ясалган, алар башлангыч стрессны җиңәр өчен югары басым таләп итә.Инҗирдә.4F шулай ук чыгарылыш сызыгы басым арту сызыгына туры килүен күрсәтә, диск хәрәкәте күчерелгәндә аз энергия югалтуын күрсәтә.
Өч бөкләү актуаторы (тукымаларны реконфигурацияләү) өчен эксперименталь нәтиҗәләр шуны күрсәтә: аларның гистерезы кәкреләренең охшаш үрнәге бар (4G рәсем), алар күтәрелү алдыннан 0,2 МПа кадәр керү басымының үле зонасын кичерәләр.Без бер үк күләмдә сыеклыкны (0,035 мл) өч бөкләү саклагычына (L20, L30 һәм L50 мм) кулландык.Ләкин, һәрбер актуатор төрле басымның иң югары нокталарын кичерде һәм төрле бөкләү почмакларын эшләде.L20 һәм L30 мм актуаторлары кертү басымын 0,72 һәм 0,67 MPa кичерделәр, тиешенчә 167 ° һәм 194 ° почмакларына җиттеләр.Иң озын бөкләү дискы (озынлыгы 50 мм) 0,61 MPa басымына каршы торды һәм максималь бөкләү почмагына 236 ° җитте.Басым почмагы гистерез сюжетлары шулай ук басым һәм өч бөкләү саклагычлары өчен чыгару кәкреләре арасында чагыштырмача зур аермаларны ачыкладылар.
Smartгарыдагы акыллы текстиль конфигурацияләре өчен кертү күләме һәм чыгу үзлекләре (озынлык, көч, мәйданны киңәйтү, бөкләү почмагы) арасындагы бәйләнешне өстәмә рәсем S2-дән табып була.
Алдагы бүлектәге эксперименталь нәтиҗәләр кулланылган керү басымы һәм AMF үрнәкләренең озынлыгы арасындагы пропорциональ бәйләнешне ачык күрсәтәләр.АМБ никадәр көчлерәк булса, озынлык үсә һәм шулкадәр туплана торган энергия.Димәк, кысу көче зуррак.Нәтиҗә шулай ук күрсәтте, үрнәкләр керү басымы тулысынча алынгач, максималь кысу көченә ирештеләр.Бу бүлек аналитик модельләштерү һәм эксперименталь тикшерү аша трикотаж һәм тукылган табакларның озынлыгы һәм максималь кысылу көче арасында туры бәйләнеш булдыруны максат итеп куя.
Бер AMF-ның максималь контракт көче Fout (керү басымында P = 0) 49-нчы реформада бирелде һәм түбәндәгечә кертелде:
Алар арасында α, E, A0 сузылу факторы, Яшь модуласы, һәм силикон трубаның кисемтәләр мәйданы;k - спираль кәтүкнең каты коэффициенты;x һәм li офсет һәм башлангыч озынлык.AMP, тиешенчә.
дөрес тигезләмә.(1) Мисал итеп трикотаж һәм тукылган таблицаларны алыгыз (5А, В).Fkv трикотаж продуктының кысылу көче һәм Fwh тукылган продукт тиешенчә (2) һәм (3) тигезләмәсе белән күрсәтелә.
монда mk - цикллар саны, φp - инъекция вакытында трикотаж тукыманың цикл почмагы (5A рәсем), mh - җепләр саны, θhp - инъекция вакытында трикотаж тукыманың катнашу почмагы (5Б рәсем), εkv εwh - трикотаж таблицасы һәм тукылган таблицаның деформациясе, F0 - спираль кәтүкнең башлангыч киеренкелеге.Тигезләмәнең җентекле чыгарылышы.(2) һәм (3) ярдәмче мәгълүматта табылырга мөмкин.
Озынлык-көч мөнәсәбәтләре өчен аналитик модель булдырыгыз.(А, В) трикотаж һәм тукылган таблицалар өчен аналитик модель иллюстрацияләр.(C, D) Аналитик модельләрне һәм трикотаж һәм тукылган таблицалар өчен эксперименталь мәгълүматларны чагыштыру.RMSE тамыры квадрат хата дигәнне аңлата.
Эшләнгән модельне сынап карау өчен, без 2A рәсемендәге трикотаж үрнәкләрен кулланып, 2B рәсемдә үрелгән үрнәкләр кулланып озынлык экспериментлары үткәрдек.Контракт көче 5% арту белән үлчәнде, һәрбер ябык киңәйтү өчен 0% тан 50% ка кадәр.Биш сынауның уртача һәм стандарт тайпылышы 5C рәсемдә (трикотаж) һәм 5D рәсемдә (трикотаж) күрсәтелгән.Аналитик модельнең кәкреләре тигезләмәләр белән сурәтләнә.Параметрлар (2) һәм (3) таблицада китерелгән.1. Нәтиҗә шуны күрсәтә: аналитик модель эксперименталь мәгълүматлар белән бөтен озынлык диапазонында яхшы килешә, төп урта квадрат хата (RMSE) трикотаж өчен 0,34 N, тукылган AMF H өчен 0,21 N (горизонталь юнәлеш) һәм 0,17 N тукылган AMF өчен.V (вертикаль юнәлеш).
Төп хәрәкәтләргә өстәп, тәкъдим ителгән акыллы тукымалар S-bend, радиаль кысылу, 2D - 3D деформация кебек катлаулы хәрәкәтләр белән тәэмин итү өчен механик программалаштырылырга мөмкин.Без монда яссы акыллы тукымаларны кирәкле структураларга программалаштыруның берничә ысулын тәкъдим итәбез.
Доменны сызыклы юнәлештә киңәйтү белән беррәттән, бер юнәлешле тукылган таблицалар мультимодаль хәрәкәт булдыру өчен механик рәвештә программалаштырылырга мөмкин (6A рәсем).Без аның бер йөзен (өске яки аскы) тегү җепләре белән кысып, бөкләнгән хәрәкәтнең киңәюен бөкләү хәрәкәте итеп конфигурациялибез.Таблицалар басым астында чикләнгән өслеккә таба иеләләр.Инҗирдә.6А тукылган панельләрнең ике мисалын күрсәтә, аларның яртысы өске ягында кысылганда, калган яртысы аскы ягында кысылганда.Альтернатив рәвештә, сез бөтен йөз генә кысылган түгәрәк бөкләнү хәрәкәтен булдыра аласыз.Ике юнәлешле трубка структурасына тоташтырып, бер юнәлешле үрелгән таблицаны кысу җиңенә дә ясарга мөмкин (6Б рәсем).Бу җиң кешене индекс бармагы өстендә киенәләр, авыртуны җиңеләйтү яки кан әйләнешен яхшырту өчен массаж терапиясе.Аны кул, итәк, аяк кебек тәннең башка өлешләренә туры китереп масштабларга мөмкин.
Бер юнәлештә таблицалар туку сәләте.А) Тегү җепләренең формасының программалашуы аркасында деформацияле структуралар булдыру.Б) Бармакны кысу җиңе.В) үрелгән таблицаның тагын бер версиясе һәм аны беләк кысу җиңе итеп тормышка ашыру.(D) AMF тибындагы M, акрил җеп һәм Велкро каешларыннан ясалган тагын бер кысу җиң прототибы.Төгәл спецификацияләрне методлар бүлегендә табып була.
6C рәсемдә бер AMF һәм мамык җептән эшләнгән бер юнәлешле тукылган таблицаның тагын бер мисалы күрсәтелгән.Эш таблицасы 45% ка (1,2 МПа) киңәя ала яки басым астында түгәрәк хәрәкәткә китерә ала.Без шулай ук магнит каешларын таблицаның ахырына бәйләп беләк кысу җиңен ясау өчен таблицаны керттек.Тагын бер прототип беләк кысу җиңе 6D рәсемдә күрсәтелгән, анда M AMF тибыннан (методларны карагыз) һәм акрил җепләрдән көчлерәк кысу көче булдыру өчен бер юнәлешле үрелгән табаклар ясалган.Без таблицаларның очларын Velcro каешлары белән җиңел бәйләү өчен һәм төрле кул зурлыклары белән җиһазладык.
Сызыклы киңәйтүне бөкләнү хәрәкәтенә әверелдерүче тыю техникасы шулай ук ике яклы тукылган табакларга да кагыла.Без мамык җепләрен теплоходның бер ягына тукыйбыз, алар киңәймәсен өчен тукылган тукымалар (7A рәсем).Шулай итеп, ике AMF бер-берсеннән бәйсез рәвештә гидротехник басым алгач, таблицада ике яклы бөкләнү хәрәкәте уза, үзенчәлекле өч үлчәмле структура.Башка ысул белән, без ике яклы тукылган табакларның бер юнәлешен чикләү өчен аерылгысыз җепләр кулланабыз (7Б рәсем).Шулай итеп, тиешле AMF басым астында булганда, таблица бәйсез бөкләнү һәм сузу хәрәкәтләрен ясый ала.Инҗирдә.7B мисал күрсәтә, анда ике яклы үрелгән таблицаның бармакның өчтән ике өлешен бөкләү хәрәкәте белән урап алу, аннары калганын сузылган хәрәкәт белән каплау өчен озынлыгы.Ике яклы хәрәкәт мода дизайны яки акыллы кием үстерү өчен файдалы булырга мөмкин.
Ике юнәлешле туку таблицасы, трикотаж таблицасы һәм радиаль рәвештә киңәйтелә торган дизайн мөмкинлекләре.А) Би-юнәлешле бәйләнгән ике-юнәлешле билбау панельләре.(Б) Бер юнәлештә чикләнгән ике яклы билбау панельләре флекс һәм озынлык чыгара.(C) Бик югары эластик трикотаж таблицасы, ул төрле өслек кәкрелегенә туры килә һәм хәтта трубка структураларын барлыкка китерә ала.(D) гиперболик параболик форма (бәрәңге чипсы) формалаштыручы радиаль киңәюче структураның үзәк сызыгын делимитацияләү.
Без трикотаж өлешенең өске һәм аскы рәтләренең ике янәшә әйләнәсен бәйләмәс өчен тегү җепләре белән тоташтырдык (7С рәсем).Шулай итеп, тукылган таблица тулысынча сыгылучан һәм кеше куллары һәм кулларының тире өслеге кебек төрле өслек кәкреләренә яхшы яраклаша.Без шулай ук трикотаж өлешенең очларын сәяхәт юнәлешенә тоташтырып, трубка структурасын (җиң) ясадык.Sleиң кешенең индекс бармагы белән яхшы уралган (7С рәсем).Тукылган тукыманың синуозиясе искиткеч яраклашуны һәм деформацияне тәэмин итә, акыллы киемдә (перчаткалар, кысу җиңнәре) куллануны җиңеләйтә, уңайлыклар (фитнес аша) һәм терапевтик эффект (кысу аша) тәэмин итә.
Берничә юнәлештә 2D радиаль киңәюгә өстәп, түгәрәк тукымалар 3D структураларын формалаштыру өчен программалаштырылырга мөмкин.Аның түгәрәк радиосының үзәк сызыгын акрил җеп белән чикләдек, аның бердәм радиаль киңәюен бозу өчен.Нәтиҗәдә, түгәрәк тукылган таблицаның оригиналь яссы формасы басымнан соң гиперболик параболик формага (яки бәрәңге чипсы) үзгәртелде (7D рәсем).Бу форманы үзгәртү сәләте лифт механизмы, оптик линза, мобиль робот аяклары яки мода дизайнында һәм бионик роботларда файдалы булырга мөмкин.
Без флексур дисклар булдыру өчен гади техниканы эшләдек, AMF-ны сузылмаган тукыма полосасына ябыштырып (3 нче рәсем).Без бу концепцияне форма программалаштырылган җепләр ясау өчен кулланабыз, анда без стратегик яктан берничә актив һәм пассив бүлекләрне бер формада тарата алабыз, кирәкле формалар булдыру өчен.Без дүрт актив филамент ясадык һәм программалаштырдык, алар формасын туры хәрефтән (UNSW) үзгәртә алалар, басым артканда (өстәмә рәсем. S4).Бу гади ысул AMF деформациясенә 1D сызыкларын 2D формага һәм хәтта 3D структурасына әйләндерергә мөмкинлек бирә.
Шундый ук ысул белән без пассив нормаль тукыманың кисәген актив тетраподка конфигурацияләү өчен бер AMF кулландык (8A рәсем).Маршрут һәм программалаштыру төшенчәләре 3C рәсемдә күрсәтелгәннәргә охшаш.Ләкин, турыпочмаклы табаклар урынына, алар дүртпочмаклы (ташбака, мамык муслин) тукымалар куллана башладылар.Шуңа күрә аяклар озынрак, структурасы югарырак күтәрелергә мөмкин.Структураның биеклеге басым астында әкренләп арта, аяклары җиргә перпендикуляр булганчы.Әгәр керү басымы күтәрелүен дәвам итсә, аяклар структураның биеклеген түбәнәйтеп эчкә эләгәчәк.Әгәр дә аяклары бер юнәлешле үрнәкләр белән җиһазландырылган булса яки хәрәкәт манипуляциясе стратегиясе белән берничә AMF кулланса, тетраподлар локомония ясый ала.Йомшак локомония роботлары төрле эш өчен кирәк, шул исәптән кыргый янгыннан коткару, җимерелгән биналар яки куркыныч мохит, һәм наркотиклар китерү роботлары.
Тукым форма үзгәртүче структуралар булдыру өчен конфигурацияләнгән.А) АМФны пассив тукымалар чигенә ябыштырыгыз, аны дүрт аяклы структурага әйләндерегез.(BD) Токымнарны конфигурацияләүнең тагын ике мисалы, пассив күбәләкләрне һәм чәчәкләрне активга әйләндерү.Сузылмаган тукыма: гади мамык муслин.
Без шулай ук бу тукыманы конфигурацияләү техникасының гадилегеннән һәм күпкырлылыгыннан файдаланабыз, үзгәртеп кору өчен ике өстәмә биоинспир структурасын кертеп (8B-D рәсемнәр).Aзгәртелә торган AMF ярдәмендә бу форма-деформацияле структуралар пассив тукымалар таблицаларыннан актив һәм идарә ителә торган структураларга үзгәртелә.Монарх күбәләк белән илһамланып, без күбәләк формасындагы тукыманы (мамык муслин) һәм канатлары астына ябыштырылган озын AMF кисәген кулланып, күбәләк структурасын ясадык.АМФ басым астында булганда, канатлар бөкләнә.Монарх күбәләк кебек, Күбәләк роботының сул һәм уң канатлары бер үк якка очалар, чөнки икесе дә AMF белән идарә итәләр.Күбәләк флэплары күрсәтү максатларында гына.Ул акыллы кош кебек оча алмый (Festo Corp., АКШ).Без шулай ук тукыма чәчәге ясадык (8D рәсем), һәрберсе биш яфраклы ике катламнан тора.Гөлчәчәкнең тышкы читеннән соң без һәр катлам астына AMF урнаштырдык.Башта чәчәкләр тулы чәчәк ата, барлык яфраклар да ачык.Басым астында, AMF яфракларның бөкләнү хәрәкәтенә китерә, ябылуга китерә.Ике АМФ ике катламның хәрәкәтен мөстәкыйль контрольдә тота, бер катламның биш яфрагы бер үк вакытта.
Пост вакыты: 26-2022 декабрь